Зависимость формы фронта кристаллизации от режима теплообмена в методе Бриджмена-Стокбаргера - Митин, Константин Александрович; Бердников, Владимир Степанович; Кислицын, Степан Александрович (Вычислительная механика сплошных сред, 2019)
Численно, методом конечных элементов, в осесимметричной постановке исследован процесс роста слитка кремния в методе Бриджмена-Стокбаргера в системе «кристалл-расплав-тигель», подобной используемой в реальной технологии. Моделирование осуществлено с учетом теплоты фазового перехода в режимах нестационарной теплопроводности и термогравитационной конвекции при начальном перегреве расплава в 40 K и двух скоростях опускания тигля. Градиент температуры вдоль нижней части боковой стенки тигля линейный, равный 35 или 70 K/см. Проведено сравнение процессов кристаллизации в режимах нестационарной теплопроводности и свободной конвекции. Исследована зависимость формы фронта кристаллизации от режима теплообмена. Установлено, что во всех рассмотренных режимах теплопроводности на протяжении всего процесса кристаллизации формируется фронт кристаллизации выпуклой формы. При этом форма фронта в исследованном диапазоне параметров процесса слабо зависит от скорости опускания тигля, но на нее существенно влияет градиент температуры на стенках тигля. В режиме термогравитационной конвекции на форме фронта кристаллизации заметно сказываются скорость опускания тигля и градиент температуры на боковых стенках тигля. При некоторых параметрах в ходе процесса кристаллизации над кристаллом может образовываться вторичный конвективный вихрь. В зависимости от комбинации градиента температуры на боковых стенках и от скорости опускания тигля форма фронта кристаллизации может быть как вогнутой, так и выпуклой.